针对高温环境下镍基合金蠕变氧化裂纹扩展问题,论文基于环境氧化损伤物理机制,从有限元模拟和试验两个方面,研究了镍基合金蠕变氧化裂纹扩展规律。主要工作和结论如下:(1)基于损伤力学,采用延性耗竭模型描述蠕变损伤;通过应力加速氧扩散模型实现氧扩散模拟,将扩散氧化对临界应变的影响纳入蠕变损伤方程中,得到了蠕变氧化裂纹扩展损伤模型。(2)基于动态脆化损伤机制,假设裂纹扩展过程中不生成氧化物,研究了不同载荷、裂纹扩展路径和氧扩散速率等对蠕变氧化裂纹扩展的影响。发现蠕变氧化裂纹为沿晶裂纹扩展,附加裂纹分支;不同裂纹扩展路径的起裂时间随载荷和氧扩散速率增加而迅速减小,且不同路径起裂时间的差异同样随载荷增加而迅速减小。(3)基于应力促进晶界氧化损伤机制,假设裂纹尖端存在氧化物且不会破裂,采用金属氧化动力学建立了氧化物膨胀模型,研究分析了裂尖氧化物对裂纹扩展的影响。结果表明:裂纹尖端氧化物会加快裂纹扩展;氧化物尺寸和膨胀速率越大,裂纹起裂时间越短,但氧化物尺寸对起裂时间影响较小。(4)使用IN783合金,试验研究了不同载荷、温度对蠕变氧化裂纹扩展的影响,分析了裂纹扩展机制,并与前述数值模拟分析结果进行了对比。发现裂纹以沿晶脆性模式扩展,与模拟得到的裂纹相同;裂纹起裂时间随载荷和温度增加而减小;当载荷较大时,裂纹尖端未观察到氧化物,氧扩散到晶界中脆化晶界,裂纹扩展机制为动态脆化开裂;而载荷较小时,在裂纹尖端及裂纹前端存在明显的氧化层,氧化物开裂促进裂纹扩展,裂纹扩展机制以应力促进晶界氧化开裂为主导。另外试验和模拟研究发现IN783合金裂纹扩展具有明显的尺寸效应,试样厚度越厚,裂纹扩展速率越快。